Bù ảnh hưởng nhiệt độ đến chất lượng tạo ảnh của vật kính ảnh nhiệt bằng sử dụng kỹ thuật học sâu
64 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.99.2024.89-98Từ khóa:
Vật kính ảnh nhiệt; Bù sự thay đổi nhiệt độ; Kỹ thuật học sâu.Tóm tắt
Vật kính ảnh nhiệt được làm từ các vật liệu hồng ngoại có hệ số giãn nở nhiệt lớn như Ge, Si, ZnSe,… Khi nhiệt độ thay đổi dẫn đến sự thay đổi chiết suất, bán kính cong và độ dày của vật kính mà gây ra lượng dịch chuyển defocus làm giảm chất lượng tạo ảnh của vật kính ảnh nhiệt. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một phương pháp mới giúp bù lại sự ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ đến chất lượng của vật kính ảnh nhiệt bằng kỹ thuật học sâu. Sự thay đổi nhiệt độ của vật kính ảnh nhiệt được đo bằng cảm biến nhiệt. Sau đó, một mạng U_net được dùng để khử ảnh hưởng nhiệt độ đến chất lượng tạo ảnh của vật kính ảnh nhiệt mà không cần dịch chuyển, thay thế quang học nào vào vật kính ảnh nhiệt. Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng phương pháp được đề xuất có kết quả tốt, có thể bù lại ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ lên vật kính ảnh nhiệt trong dải nhiệt độ biến thiên rộng từ -5 °C đến 50 °C.
Tài liệu tham khảo
[1]. Lee Y W, “Three-shell-based lens barrel for the effective athermalization of an IR optical system,” Appl. Opt. 50 6206–13, (2011). DOI: https://doi.org/10.1364/AO.50.006206
[2]. Feng B, Shi Z, Xu B, Zhang C and Zhang X, “ZnSe material phase mask applied to athermalization of infrared imaging system,” Appl. Opt. 55 5715–20, (2016). DOI: https://doi.org/10.1364/AO.55.005715
[3]. Xie H, Su Y, Zhu M, Yang L, Wang S, Wang X and Yang T, “Athermalization of infrared optical system through wavefront coding,” Opt. Commun. 441 106–12, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2019.02.043
[4]. Feng B, Shi Z, Chang Z, Liu H and Zhao Y, “110 °C range athermalization of wavefront coding infrared imaging systems,” Infrared Phys. Technol. 85 157–62, (2017). DOI: https://doi.org/10.1016/j.infrared.2017.05.020
[5]. Feng B, Shi Z, Zhao Y, Liu H and Liu LA, “Wide-FoV athermalized infrared imaging system with a two-element lens,” Infrared Phys. Technol. 87 11–21, (2017). DOI: https://doi.org/10.1016/j.infrared.2017.09.021
[6]. Philip J. R "Athermalization of IR optical systems," Proc. SPIE 10260, Infrared Optical Design and Fabrication: A Critical Review, 102600F, (1991). DOI: https://doi.org/10.1117/12.48455
[7]. Yu-qing H, Jia-qi L, Jing P, and Ying-jiao L, "Optimization of phase mask-based iris imaging system through the optical characteristics," Proc. SPIE 8711, Sensors, and Command, Control, Communications, and Intelligence (C3I) Technologies for Homeland Security and Homeland Defense XII, 871107, (2013). DOI: https://doi.org/10.1117/12.2015790
[8]. Gunther K "Automatic active athermalization of infrared optical systems," Proc. SPIE 1540, Infrared Technology XVII, (1991). DOI: https://doi.org/10.1117/12.48768
[9]. Hongda W, Yair R, “Deep learning enables cross-modality super-resolution in fluorescence microscopy,” Nature Methods, (2019).
[10]. Rong C, Xiao T, “Single-frame deep-learning super-resolution microscopy for intracellular dynamics imaging,” Nat Commun, (2023).
